一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、外芯棒，在所述内芯棒外侧设有芯棒罩，所示芯棒罩为一圆箍。本发明能够将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷；改进内芯棒和外芯棒的结构，使其大大减少了芯棒的挂钢机会，基本消除芯棒挂钢的现象；改进制动器，可保证托板能够在任何位置都能移定定位；改进集卷筒既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围。
【专利说明】一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炼钢炼铁制造工艺中的生产设备制造【技术领域】，具体地说，涉及一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统及其控制方法，具体属于对线材轧机集卷装置机械及其控制方式改进，通过对设备机械结构进行优化来解决机械故障的方法。
【背景技术】
[0002]在炼钢炼铁【技术领域】中，针对线材轧机集卷系统的应用，绝大多数钢厂选择集卷站。集卷站位于LCC棍道末端下方。集卷站区域由集卷筒、双芯棒、托板和托卷小车组成。集卷实际收集最大卷高为3000mm,收集线卷尺寸外径为Φ 1250mm，内径为Φ850πιπι，运卷距离为6000mm，集卷站的功能是将LCC辊道上的线圈水平方向运动到集卷筒的上方，然后垂直落入到集卷筒里集成卷，由托卷小车输送到C型钩上。它的集卷过程是，从LCC辊道过来的线卷呈水平进入集卷筒后，通过位于集卷筒中心位置的鼻锥，落到分离爪上，这时鼻锥由这个汽缸驱动的分离爪装置托起，以便接受盘卷。盘卷落到分离爪上后，当双芯棒之一处于集卷位置，并且内芯棒由液压缸提升托起鼻锥时分离爪打开，盘卷落到下面的托板上，通过由马达带动链轮机构驱动托板下降，直至整个线卷全部收集到芯棒上，鼻锥再由分离爪托住，等待接收下一个线卷。同时托板打开，内芯棒下降，定位缸复位，芯棒旋转；这时，集满卷的芯棒由垂直位置旋转至水平位置，而水平位置的芯棒旋转至垂直位置，以准备接受下一个盘卷。托卷小车从集满卷的水平芯棒上卸下盘卷，并将盘卷送到单轨运输机的C型钩上。重复上述的动作，即可对盘卷进行收集。
[0003]现有技术中，由于线材轧机集卷系统内部结构不够合理，存在如下诸多技术问题:
[0004]现有技术中线材轧机集卷系统的吐丝线圈跑偏，进集卷筒较困难；芯棒顶部有平台，因内芯棒上升后形成的平台等技术缺陷。上述技术缺陷导致在生产过程中，集卷站区域故障频繁，而这些主要故障是双芯棒挂钢和线材成卷较乱造成线卷从托卷小车退出，打捆和卸卷困难，这些问题严重制约着生产，严重影响了生产效率，造成成本增加，严重时，会带来不安全因素。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，由于现有技术中线材轧机集卷系统的吐丝线圈跑偏，进集卷筒较困难；芯棒顶部有平台，因内芯棒上升后形成的平台等，导致集卷站区域故障频繁，打捆和卸卷困难，严重制约着生产，严重影响了生产效率，造成成本增加，严重时，会带来不安全因素等技术问题，本发明提供了一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统及其控制方法。
[0006]本发明的技术构思是，为了解决上述现有技术导致集卷站区域故障频繁，打捆和卸卷困难，严重制约着生产，严重影响了生产效率，造成成本增加，严重时，会带来不安全因素等技术问题，本发明是技术构思是，改进在LCC尾部升降辊道，在其两侧各安装二个立辊，将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷；改进内芯棒和外芯棒的结构，使其大大减少了芯棒的挂钢机会，基本消除芯棒挂钢的现象；改进制动器，可保证托板能够在任何位置都能移定定位；对集卷筒进行了如下改进，在集卷筒的下部安装半园筒，既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围。
[0007]本发明所提供的技术方案是:一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、外芯棒，在所述内芯棒外侧设有芯棒罩，所示芯棒罩为一圆箍。
[0008]所述托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，所述气动抱闸的扭矩M2>主轴上的扭矩札。
[0009]在所述集卷筒的下部设置两个半园筒，所述两个半园筒限制线圈的前后移动和缩小线圈左右移动的范围。
[0010]挡偏装置为两个立辊，所述两个立辊分别布置在所述LCC尾部升降辊道的两侧。
[0011]所述外芯棒包括四个平台，所述外芯棒的四个平台修磨成斜面结构。
[0012]所述圆箍为Φ435*190ι?πι,所述圆箍罩在所述内芯棒的外侧；所述圆箍焊在所述外芯棒上。
[0013]所述半园筒的高为900_高的，直径为Φ 1260_，所述半园筒包括前半园筒和后半园筒，所述前半园筒的园弧角为70°，所述后半园筒的园弧角为120°。
[0014]一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统控制方法，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、外芯棒，在所述内芯棒外侧设有圆箍；
[0015]a、在LCC尾部升降辊道的两侧各安装二个立辊，将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷；
[0016]b、将外芯棒的四个平台修磨成斜面，利于线卷的落下；在内芯棒外侧做一个Φ435*190ι?πι的圆箍,焊在外芯棒上罩住内芯棒；通过我们对芯棒的改造，大大减少了芯棒的挂钢机会，消除芯棒挂钢的现象；
[0017]C、托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，要使这么重的托板移动架和线卷在任何位置都能够稳定停移车，那么制动器的扭矩必须大于链轮在主轴上的扭矩；已知链轮直径Φ 340mm，托板移动架系统和线卷重量为5000Kg，移动架与立柱之间磨擦系数U =0.2，F1为托板移动架系统和线卷重量，
[0018]F2为移动架与立柱之间的磨擦力，
[0019]M1为主轴上的扭矩，
[0020]通过计算M1 = (F1 - F2) * d = (50000 — 50000 * 0.2)*0.17 = 6800Nm,
[0021]选择如下气动闸阀压紧力为31700N，闸皮与托板传动主轴的距离为265mm，闸皮与闸盘的磨擦系数为U=0.22,闸皮数为4块:
[0022]M2为气动抱闸的扭矩[0023]M2 = 31700 * 0.22*0.265*4 = 7395Nm
[0024]M2SM1 ；
[0025]d、在集卷筒的下部安装两个900mm高的半园筒,所述半园筒直径均为Φ 1260mm,而前半园筒的园弧角为70°，后半园筒的园弧角为120°，既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围。
[0026]采用本发明所提供的技术方案，能够有效解决通过由于现有技术中线材轧机集卷系统的吐丝线圈跑偏，进集卷筒较困难；芯棒顶部有平台，因内芯棒上升后形成的平台等，导致集卷站区域故障频繁，打捆和卸卷困难，严重制约着生产，严重影响了生产效率，造成成本增加，严重时，会带来不安全因素等技术问题，本发明能够将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷；改进内芯棒和外芯棒的结构，使其大大减少了芯棒的挂钢机会，基本消除芯棒挂钢的现象；改进制动器，可保证托板能够在任何位置都能移定定位；改进集卷筒既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围。通过实施本发明，故障时间节省:20x2x500 = 20000元/月；20_每次检修停机造成故障时间；2_每月2次故障；500-每分钟故障时间造成的经济损失；由于产品表面质量改善，创造经济效益:按年产量60万吨来算，预计年创造效益120万元，总计每年可产生经济效益:122万元。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为现有技术中的内芯棒和外芯棒结构示意图；
[0028]图2为本发明的改造后内芯棒和外芯棒结构不意图；
[0029]图3为本发明芯棒罩盖结构示意图；
[0030]其中，I为外芯棒；2为圆箍；a为挂钢处。
【具体实施方式】
[0031]如图1所示,为现有技术的结构示意图；
[0032]如图2-3所示，为本发明结构示意图，本发明所提供的技术方案是，一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、夕卜芯棒I，在所述内芯棒外侧设有芯棒罩，所不芯棒罩为一圆箍2。
[0033]所述托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，所述气动抱闸的扭矩M2>主轴上的扭矩札。
[0034]在所述集卷筒的下部设置两个半园筒，所述两个半园筒限制线圈的前后移动和缩小线圈左右移动的范围。
[0035]挡偏装置为两个立辊，所述两个立辊分别布置在所述LCC尾部升降辊道的两侧。
[0036]所述外芯棒I包括四个平台，所述外芯棒I的四个平台修磨成斜面结构。
[0037]所述圆箍2为Φ435*190ι?πι,所述圆箍2罩在所述内芯棒的外侧；所述圆箍2焊在所述外芯棒I上。[0038]所述半园筒的高为900mm高的，直径为Φ 1260mm，所述半园筒包括前半园筒和后半园筒，所述前半园筒的园弧角为70°，所述后半园筒的园弧角为120°。
[0039]一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统控制方法，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、外芯棒1，在所述内芯棒外侧设有圆箍2 ;
[0040]a、在LCC尾部升降辊道的两侧各安装二个立辊，将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷；
[0041]b、将外芯棒I的四个平台修磨成斜面，利于线卷的落下；在内芯棒外侧做一个Φ435*190ι?πι的圆箍2,焊在外芯棒I上罩住内芯棒；通过我们对芯棒的改造,大大减少了芯棒的挂钢机会，消除芯棒挂钢的现象；
[0042]c、托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，要使这么重的托板移动架和线卷在任何位置都能够稳定停移车，那么制动器的扭矩必须大于链轮在主轴上的扭矩；已知链轮直径Φ 340mm，托板移动架系统和线卷重量为5000Kg，移动架与立柱之间磨擦系数U =
0.2，F1为托板移动架系统和线卷重量，
[0043]F2为移动架与立柱之间的磨擦力，
[0044]M1为主轴上的扭矩，
[0045]通过计算M1 = (F1 - F2) * d = (50000 — 50000 * 0.2)*0.17 = 6800Nm,
[0046]选择如下气动闸阀压紧力为31700N，闸皮与托板传动主轴的距离为265mm，闸皮与闸盘的磨擦系数为U=0.22,闸皮数为4块:
[0047]M2为气动抱闸的扭矩
[0048]M2 = 31700 * 0.22*0.265*4 = 7395Nm
[0049]M2SM1 ；
[0050]d、在集卷筒的下部安装两个900mm高的半园筒,所述半园筒直径均为Φ 1260mm,而前半园筒的园弧角为70°，后半园筒的园弧角为120°，既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围。
[0051]本发明所要解决的技术问题就是能够解决双芯棒挂钢和线圈成卷较乱的主要原因，通过此方法可以在投资及改动比较小的情况下，通过对设备机械结构进行优化来解决故障，使设备稳定运行。
[0052]发明的技术方案为了解决上述问题，需要从以下几方面着手:
[0053]1、解决吐丝线圈跑偏进集卷筒较困难所谓问题
[0054]2、解决芯棒顶部有平台上升挂钢的问题。
[0055]3、解决托板不能稳定定位的问题。
[0056]4、解决线卷没有一个在筒内成卷的条件的问题。
[0057]5、实施效果:
[0058]本发明解决上述问题的途径，具体描述如下:
[0059]1.吐丝线圈跑偏进集卷筒较困难的原因分析及解决方案
[0060]现有技术中吐丝机的吐丝速度在设定值的引导下，随着轧制张力的不同速度也有不同的变化，它的变化就可能造成吐出来的圈，不在轧制中心线的中间位置，可能偏左，也可能偏右，这样左右不定的线圈就不能沿着中心位置落入芯棒上，造成芯棒挂钢。针对这一问题，本发明在LCC尾部升降辊道的两侧各安装二个立辊，将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷。
[0061]2.芯棒顶部有平台，因内芯棒上升后形成的平台。
[0062]芯棒位于鼻锥的下部，它是由内芯棒和外芯棒I两部分组成，现有技术中的结构如图1所示，线圈在下落过程中，几乎每盘线卷都要挂在外芯棒I的四个侧板顶部平台和因内芯棒上升后形成的平台上，如图1所示的a处，a处为挂钢处。挂钢位置如图1所示，针对芯棒挂钢的情况，本发明对芯棒的四个侧板进行改造；改造后结构如图2所示，也就是将外芯棒I的四个平台修磨成斜面，利于线卷的落下。对芯棒的四个平台进行改造后，又开始对内芯棒顶住鼻锥时，芯棒和鼻锥之间形成的一个高大约200mm，内径为Φ260πιπι，外径为Φ420mm的环状平台挂钢的原因进行了分析。
[0063]原因(I)当线卷在下落过程中，线卷接近离开集卷筒筒体底部时，如果这时线卷的一边正好撞到筒壁时，那么线卷就会反弹，这时线卷的另一边已经离开集卷筒，由于反弹造成线卷挂到内芯棒与外芯棒I之间的环状平台上，再次造成线卷挂在芯棒上。原因(2)是由于轧制不同线材时，采用不同的辊道速度，由于辊道速度的不同，吐丝后线圈的厚度也不相同，那么线圈进入集卷筒时，也不可能是水平下落到芯棒上，有时沿着鼻锥的某一面斜的下来，有时沿着集卷筒某一面筒壁斜的下降，当线卷离开鼻锥或集卷筒筒壁时，由于线卷没有任何支撑，进入这段环状区域时，受线卷重心的作用，斜度加大，这段线卷的上部向集卷筒中心移动，这样很容易挂到内芯棒与外芯棒I之间的环状平台上，造成线卷挂在芯棒上，我们通过分析发现只有消除这一平台，才能解决线卷在此处挂钢。所以，我们在内芯棒外侧做一个Φ435*190πιπι的圆箍2，焊在外芯棒I上罩住内芯棒，结构如图3所示。通过我们对芯棒的改造，大大减少了芯棒的挂钢机会，基本消除芯棒挂钢的现象。
[0064]3.托板不能稳定定位的原因分析及解决方案
[0065]托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，根据设计我们知道，液压抱闸的型号为YWZ5 - 250/30通过查《机械零件设计手册》可知，此型号的制动器制动转矩为225 - 360Nm,我们从图纸中可计算出托板移动架系统的总重量大约是3000Kg左右而线卷的重量大约2300Kg，它们的总重量大约是5000Kg左右而链轮的直径为Φ 340mm,要使这么重的托板移动架和线卷在任何位置都能够稳定停移车，那么制动器的扭矩必须大于链轮在主轴上的扭矩。
[0066]已知链轮直径Φ 340mm,托板移动架系统和线卷重量为5000Kg，移动架与立柱之间磨擦系数U =0.2, F1为托板移动架系统和线卷重量
[0067]F2为移动架与立柱之间的磨擦力
[0068]M1为主轴上的扭矩
[0069]我们通过计算M1 = (F1 — F2) * d = (50000 — 50000 * 0.2)*0.17 = 6800Nm
[0070]从以上计算可知链轮在主轴上的扭矩远远大于YWZ5型号制动器的扭矩，所以托板无法在空中定位，我们选择了一种气动闸阀，我们根据资料可知，此气动闸阀压紧力为31700N，闸皮与托板传动主轴的距离为265mm，闸皮与闸盘的磨擦系数为U = 0.22，闸皮数为4块:
[0071 ] M2为气动抱闸的扭矩
[0072]M2 = 31700 * 0.22*0.265*4 = 7395Nm
[0073]M2SM1
[0074]如果安装此种制动器，就可保证托板能够在任何位置都能移定定位。我们根据这种制动器的结构，对托板传动机构的基础部分进行修改，成功的安装了这种制动器，它的安装为改变线材成卷质量创造条件。
[0075]4、线卷没有一个在筒内成卷的条件的原因分析及解决方案
[0076]我们在对芯棒和托板改造的同时，也研究和分析了集卷站线圈成卷较乱的问题。如果在芯棒上的线卷较乱，就可能造成线卷从芯棒上卸下进都很困难，同时又造成芯棒与线卷磨擦，影响线材质量。针对这一问题，通过分析造成成卷较乱的主要原因是托板不能稳定定位和线卷没有一个在筒内成卷的条件。从图纸上可知，鼻锥的直径为Φ 850mm，集卷筒直径为Φ 1250mm，而芯棒最宽处也只有760mm，线卷落到芯棒时，由于四周没有遮挡，线卷在水平位置上前后左右都可与芯棒接触，造成线卷内径变小，外径变大，要解决此问题，我们对集卷筒进行了如下改进，在集卷筒的下部安装两个900_高的半园筒，它的直径均为Φ 1260mm，而前半园筒的园弧角为70°，后半园筒的园弧角为120°，这样既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围，通过第3，第4问题的解决，大大提高了线圈的成卷质量。
【权利要求】
1.一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，其特征在于，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、外芯棒1，在所述内芯棒外侧设有芯棒罩，所不芯棒罩为一圆箍2。
2.根据权利要求1所述的一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，其特征在于，所述托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，所述气动抱闸的扭矩M2>主轴上的扭矩Mp
3.根据权利要求1或2所述的一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，其特征在于，在所述集卷筒的下部设置两个半园筒，所述两个半园筒限制线圈的前后移动和缩小线圈左右移动的范围。
4.根据权利要求3所述的一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，其特征在于，挡偏装置为两个立辊，所述两个立辊分别布置在所述LCC尾部升降辊道的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，其特征在于，所述外芯棒I包括四个平台，所述外芯棒I的四个平台修磨成斜面结构。
6.根据权利要求5所述的一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，其特征在于，所述圆箍2为Φ435*190ι?πι,所述圆箍2罩在所述内芯棒的外侧；所述圆箍2焊在所述外芯棒I上。
7.根据权利要求5所述的一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统，其特征在于，所述半园筒的高为900_高 的，直径为Φ 1260_，所述半园筒包括前半园筒和后半园筒，所述前半园筒的园弧角为70°，所述后半园筒的园弧角为120°。
8.一种用于炼钢工艺中的线材轧机集卷系统控制方法，所述集卷系统设置在LCC辊道末端下方，所述集卷系统包括集卷筒、双芯棒、鼻锥、托板和托卷小车等，其特征在于，在所述LCC尾部设置挡偏装置；所述双芯棒包括内芯棒、外芯棒1，在所述内芯棒外侧设有圆箍.2 ； a、在LCC尾部升降辊道的两侧各安装二个立辊，将跑偏的线圈挡到轧制中心线位置上，使这些线圈能沿着中心位置进入集卷筒成卷； b、将外芯棒I的四个平台修磨成斜面，利于线卷的落下；在内芯棒外侧做一个Φ435*190ι?πι的圆箍2,焊在外芯棒I上罩住内芯棒；通过我们对芯棒的改造,大大减少了芯棒的挂钢机会，消除芯棒挂钢的现象； C、托板是由液压马达带动链轮机构驱动托板上下移动，托板定位是通过电气控制抱闸来实现的，而抱闸盘直接安装在托板传动主轴上，要使这么重的托板移动架和线卷在任何位置都能够稳定停移车，那么制动器的扭矩必须大于链轮在主轴上的扭矩；已知链轮直径Φ 340mm，托板移动架系统和线卷重量为5000Kg，移动架与立柱之间磨擦系数U = 0.2, F1为托板移动架系统和线卷重量， F2为移动架与立柱之间的磨擦力， M1为主轴上的扭矩，
通过计算 M1 = (F1 - F2) * d = (50000 — 50000 * 0.2)*0.17 = 6800Nm, 选择如下气动闸阀压紧力为31700N，闸皮与托板传动主轴的距离为265mm，闸皮与闸盘的磨擦系数为U=0.22,闸皮数为4块:M2为气动抱闸的扭矩
M2 = 31700 * 0.22*0.265*4 = 7395Nm
M^M1 ； d、在集卷筒的下部安装两个900_高的半园筒,所述半园筒直径均为Φ 1260mm,而前半园筒的园弧角为70°，后半园筒的园弧角为120°，既能保证双芯棒的安全旋转，又能使线圈能够在这对半园筒 内成卷，限制了线圈的前后移动和缩小了线圈左右移动的范围。
【文档编号】B21B39/14GK104028569SQ201410299272
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】顾强, 毕小保, 徐声浩 申请人:马钢(集团)控股有限公司